Lehdistötiedote

Kaikkien aikojen paras kuva galaksin keskustan mustaa aukkoa ohittavasta tomupilvestä

VLT-teleskoopin havainnot vahvistavat G2:n selvinneen lähiohituksesta ja että se on kompakti kappale

26. maaliskuuta 2015

Tähän mennessä parhaat havainnot tomuisasta kaasupilvestä G2 vahvistavat, että se on ohittanut radallaan lähimmän pisteen Linnunradan keskustassa olevan supermassiivisen mustan aukon kanssa ja selvinnyt koettelemuksesta. ESO:n VLT-teleskoopin uusi tulos osoittaa, että kohde ei näytä sanottavasti venyneen ja että se on hyvin kompakti. Se on mitä todennäköisimmin nuori tähti, jolla on yhä materiaa kerryttävä massiivinen ydin. Musta aukko ei ole osoittanut mitään merkkejä lisääntyneestä aktiivisuudesta.

Linnunradan ytimessä on neljän miljoonan Auringon massainen supermassiivinen musta aukko. Sitä kiertää pieni joukko kirkkaita tähtiä ja lisäksi arvoituksellista, G2:ksi kutsuttua tomupilveä on viime vuosina seurattu sen syöksyessä kohti mustaa aukkoa. Peribothroniksi kutsuttu lähiohitus ennustettiin toukokuulle 2014.

Tämän, hyvin vahvojen gravitaatiovaikutusten alueen mahtavien vuorovesivoimien oletettiin repivän pilven kappaleiksi ja hajottavan sen pitkin kiertorataansa. Osa tästä materiasta ruokkisi mustaa aukkoa ja johtaisi äkkinäiseen kirkastumiseen sekä muihin todisteisiin harvinaista ateriaa ahmivasta hirviöstä. Näiden ainutkertaisten ilmiöiden tutkimiseksi galaksin keskustan aluetta on havaittu hyvin huolellisesti ympäri maailmaa viimeisten vuosien ajan useiden tutkimusryhmien toimesta ja monia suuria teleskooppeja käyttäen.

Andreas Eckartin (Kölnin yliopisto, Saksa) johtama tutkimusryhmä on havainnut aluetta useiden vuosien ajan käyttäen ESO:n VLT-teleskooppia (Very Large Telescope) [1], mukaanlukien uudet havainnot kriittisen ajanjakson aikana helmikuusta syyskuuhun 2014, juuri ennen ja jälkeen peribothrontapahtumaa toukokuussa 2014. Nämä uudet havainnot ovat yhdenmukaiset aikaisempien kanssa, jotka tehtiin Keck-teleskoopilla Havaijilla [2].

Hohtavasta vedystä tulevan infrapunavalon kuvat osoittavat, että pilvi oli kompakti sekä ennen että jälkeen lähiohituksen, sen kiepsahtaessa mustan aukon ympäri.

VLT-teleskoopin SINFONI-havaintolaite pystyy paitsi tarjoamaan hyvin tarkkoja kuvia, myös jakamaan valon osaväreihinsä infrapuna-alueella ja siten mahdollistaa pilven nopeuden arvioimisen [3]. Ennen lähiohitusta pilven havaittiin liikkuvan Maapallosta pois päin noin kymmenen miljoonaa kilometriä tunnissa ja kiepsahdettuaan mustan aukon ympäri sen mitattiin lähestyvän Maapalloa nopeudella noin kaksitoista miljoonaa kilometriä tunnissa.

Suuren osan havainnoista tehnyt saksalaisen Kölnin yliopiston jatko-opiskelija Florian Peissker sanoo: "Havaintojen saapumisen seuraaminen reaaliaikaisesti teleskoopilla oli häikäisevä kokemus," ja myös Kölnin yliopistossa postdoc-tutkijana toimiva Monica Valencia-S., joka tuolloin työskenteli haastavan kuvankäsittelyn parissa lisää: "Oli ihmeellistä nähdä, että tomupilven hohde pysyi kompaktina ennen ja jälkeen mustan aukon lähiohituksen."

Vaikka aikaisemmat havainnot olivat antaneet ymmärtää, että G2-kohde olisi venynyt, uudet havainnot eivät osoita mitään todisteita siitä, että tomupilvi olisi tullut merkittävästi tuhriutuneemmaksi sen paremmin venymällä näkyvissä määrin kuin osoittamalla laajempaa nopeuksien kirjoakaan.

SINFONI-havaintolaitteella tehtyjen havaintojen lisäksi tutkimusryhmä teki pitkän sarjan mittauksia supermassiivisen mustan aukon alueelta tulevan valon polarisaatiosta käyttäen VLT-teleskoopin NACO-havaintolaitetta. Nämä, tähän mennessä parhaat tällaiset havainnot, paljastivat, että mustan aukon keräämän materian käyttäytyminen on hyvin vakaata eikä — toistaiseksi — ole häiriytynyt G2-pilvestä tulevan materian johdosta.

Tomupilven kyky vastustaa äärimmäisiä painovoiman aiheuttamia vuorovesi-ilmiöitä niin lähellä mustaa aukkoa antaa vahvasti ymmärtää, että se ympäröi tiheää kappaletta, jolla on massiivinen ydin sen sijaan, että se olisi vapaasti ajelehtiva pilvi. Tulkintaa tukee myös se, että tähän mennessä ei ole todisteita siitä, että pilvi ruokkisi keskustan hirviötä materialla, mikä johtaisi kirkastumiseen ja lisääntyneeseen aktiivisuuteen.

Andreas Eckart esittää uusien tulosten yhteenvetona: "Tutkimme kaikkea viimeaikaista aineistoa ja erityisesti ajanjaksoa vuonna 2014, jolloin mustan aukon lähiohitus tapahtui. Emme voi vahvistaa kohteelle minkäänlaista merkittävää venymistä. Se ei todellakaan käyttäydy kuin ytimetön tomupilvi. Olemme sitä mieltä, että sen täytyy olla tomun verhoama nuori tähti."

Lisähuomiot

[1] Nämä havainnot ovat hyvin vaikeita tehdä, sillä alue on piilossa paksujen tomupilvien takana, mikä vaatii infrapunavalon havainnointia. Lisäksi ilmiöt tapahtuvat hyvin lähellä mustaa aukkoa, mikä vaatii adaptiivista optiikkaa, jotta kuvat ovat riittävän tarkkoja. Tutkimusryhmä käytti ESO:n VLT-teleskoopin SINFONI-havaintolaitetta ja seurasi myös keskustan mustan aukon alueen käyttäytymistä polarisoituneen valon avulla käyttäen NACO-havaintolaitetta.

[2] VLT-havainnot ovat sekä terävämpiä (koska ne on tehty lyhyemmillä aallonpituuksilla) että myös mittaavat nopeuksia SINFONI-havaintolaitteella ja polarisaatiota NACO-havaintolaitteella.

[3] Koska tomupilvi liikkuu suhteessa Maapalloon — poispäin Maasta ennen mustan aukon lähiohitusta ja kohti Maata sen jälkeen — Doppler-ilmiö muuttaa valon havaittua aallonpituutta. Nämä aallonpituusmuutokset voidaan mitata käyttäen VLT-teleskoopin SINFONI-havaintolaitteen kaltaisia herkkiä spektrograafeja. Sitä voidaan käyttää myös materian nopeuksien hajontaan, joka olisi odotettavissa, mikäli pilvi venyisi kiertoradallaan merkittävästi, kuten aikaisemmin on raportoitu.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "Monitoring the Dusty S-Cluster Object (DSO/G2) on its Orbit towards the Galactic Center Black Hole”, jonka kirjoittivat M. Valencia-S. et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Astrophysical Journal Letters.

Tutkimusryhmään kuuluvat M. Valencia-S. (Physikalisches Institut der Universität zu Köln, Saksa), A. Eckart (Universität zu Köln; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa [MPIfR]), M. Zajacek (Universität zu Köln; MPIfR; Astronomický ústav Akademie věd České republiky, Praha, Tšekin tasavalta), F. Peissker (Universität zu Köln), M. Parsa (Universität zu Köln), N. Grosso (Observatoire Astronomique de Strasbourg, Ranska), E. Mossoux (Observatoire Astronomique de Strasbourg), D. Porquet (Observatoire Astronomique de Strasbourg), B. Jalali (Universität zu Köln), V. Karas (Astronomický ústav Akademie věd České republiky, Praha), S. Yazici (Universität zu Köln), B. Shahzamanian (Universität zu Köln), N. Sabha (Universität zu Köln), R. Saalfeld (Universität zu Köln), S. Smajic (Universität zu Köln), R. Grellmann (Universität zu Köln), L. Moser (Universität zu Köln), M. Horrobin (Universität zu Köln), A. Borkar (Universität zu Köln), M. García-Marín (Universität zu Köln), M. Dovciak (Astronomický ústav Akademie věd České republiky, Praha), D. Kunneriath (Astronomický ústav Akademie věd České republiky, Praha), G. D. Karssen (Universität zu Köln), M. Bursa (Astronomický ústav Akademie věd České republiky, Praha), C. Straubmeier (Universität zu Köln) ja H. Bushouse (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, USA).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Andreas Eckart
University of Cologne
Cologne, Germany
Sähköposti: eckart@ph1.uni-koeln.de

Monica Valencia-S.
University of Cologne
Cologne, Germany
Sähköposti: mvalencias@ph1.uni-koeln.de

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media